用深孔爆破法拆除井筒保護巖柱

鹿　魁

(南京梅山冶金發展有限公司礦業分公司)

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用深孔爆破法拆除井筒保護巖柱

鹿魁

(南京梅山冶金發展有限公司礦業分公司)

摘要對梅山鐵礦二期1#、2#主井延深施工時的井筒延深保護巖柱拆除方案進行了研究，認為深孔爆破拆除方案最佳，對該方案進行了詳細分析，供類似礦山參考。

關鍵詞井筒延深保護巖柱深孔爆破

梅山鐵礦二期1#、2#主井延深施工時，為減少井筒施工與生產提升的相互干擾，保護延深工作面施工人員的安全，采用了預留保護巖柱、分段反掘下部井筒施工的延深方案。下部井筒掘砌及裝配結束后，根據新中段水平投產需要，須快速、安全地拆除保護巖柱(現場稱為揭巖帽)，以便貫通上下井筒，為提升設施降段下延創造條件，為此，本研究經綜合分析比較，確定采用深孔爆破方案拆除保護巖柱。

1工程概況

梅山鐵礦二期延深工程1#、2#主井由-447 m延深至-537 m，分別連通-447 m粗破碎水平、-464 m 措施水平、-490 m皮帶轉載水平和-537 m 平粉礦清理水平。井筒設計凈斷面φ5.5 m，混凝土井壁，澆筑厚度0.4 m，掘進斷面φ6.3 m，巖石為碳酸鹽化、黏土化、黑云母安山巖，巖石普氏系數6～10。-464 m 為主井延深施工措施水平，-464 m 以下井筒采用分段反掘施工工藝。井筒保護巖柱有原井底-447～-464 m措施水平硐室頂板，高約12.5 m。-447 m原井底設有鋼結構粉礦斜溜槽，井筒延深施工時在-464 m措施水平設有封口平臺。

2井筒保護巖柱拆除方案優選

井筒保護巖柱拆除首先采用先反掘小井，上下貫通后進行自上而下刷大與支護的施工工藝，為確保擴挖時不致堵塞，小井直徑取1.8～2 m。反井掘進方法有普通法、吊罐法、深孔爆破法、爬罐法和鉆井法5類。由于爬罐法和鉆井法設備投資大、成本較高，在揭巖帽等短天井中較少采用。普通法掘進天井是將天井劃分為巖石間和梯子間，人員通過梯子間進入工作面的鑿巖平臺，進行鑿巖、裝藥、聯線作業，掘進時，人員直接暴露于頂板巖石之下，安全性差。由于該法掘進速度慢、工效低、勞動強度大、通風差，安全事故多，目前除在短天井、特別是盲天井掘進作業時，仍有部分采用外，已逐步被其他方法取代。吊罐法掘進天井是用1個可升降的吊罐代替普通法的鑿巖平臺，同時又作為提升設備、工具、人員和爆破材料的容器，簡化了施工工序，與普通法相比，無需搭設工作臺、安全棚、梯子，減輕了工人勞動強度，改善了作業條件，吊罐上設有保護蓋板，可在一定程度上保護作業人員的安全。但吊罐法反掘小井時，工作空間狹小，且是高空作業，作業人員經常受到掉石塊、冒頂、淋水、粉塵和炮煙的危害，安全事故時有發生。深孔爆破法掘進天井是利用深孔鉆機在天井斷面范圍內，首先沿天井全高自上而下或自下而上一次鉆完全部平行炮孔，然后分段或一次爆破成井，掘進過程中，人員不進入天井內作業，作業安全、勞動強度低、作業條件好。為保證施工安全可靠，經綜合比較，確定采用深孔爆破法[1-4]進行主井井筒揭巖帽小井反掘工作。

3深孔爆破拆除方案

3.1深孔爆破參數選擇和布置3.1.1掏槽方式

深孔爆破的掏槽方式有平行大空孔掏槽與漏斗掏槽2類。平行大空孔掏槽以不裝藥的中心空孔為自由面，各掏槽孔向中心空孔爆破，形成掏槽空間，一次爆破進尺多，炸藥單耗少，對圍巖破壞小，為此，本研究采用平行大空孔掏槽方式。

3.1.2深孔直徑

深孔直徑主要取決于所選鉆機類型、巖石難爆程度、天井斷面尺寸等。由于空孔提供爆破自由面和補償空間，因而宜采用較大的炮孔直徑。根據主井巖帽工程、地質及設備狀況，確定空孔直徑127 mm，其余炮孔直徑91 mm。

3.1.3掏槽孔與空孔間距

深孔間距取決于巖石性質、深孔直徑、天井斷面尺寸和掏槽方式。其中掏槽孔至補償孔(空孔)的距離是決定炮孔間距的關鍵參數。本研究將掏槽孔至空孔的距離確定為0.4～0.45 m。

3.1.4炮孔數目與炮孔布置

根據巖帽小井規格、巖石性質及類似礦山經驗，設計9個炮孔，其中空孔1個、掏槽孔4個、周邊孔4個，炮孔布置見圖1。

圖1　炮孔布置示意(單位：mm)

3.1.5爆破分段高度

深孔爆破法掘進天井可采用全深度一次爆破或自下而上分段爆破方式。對于深度不大的天井，可采取全深度一次爆破方式，對于深度較大的天井，爆破時往往將整個天井分成若干個爆破分段，自下而上分次爆破。爆破分段高度大，可大大節省輔助作業時間，使工序更為簡化。但分段高度過大，由于巖石的夾制性也大，特別是巖石堅韌難爆時，將嚴重影響爆破效果。在確定爆破分段高度時，須綜合考慮巖石性質、天井斷面尺寸、深孔直徑、掏槽方式、炸藥性質及天井下部儲渣空間等因素。對于井筒揭巖帽工程，還須考慮爆破對井筒設備、設施震動、沖擊影響以及巖帽下方接渣平臺的承載能力,深孔爆破前，須對-464 m平臺按照承載能力進行加固，并覆蓋1.5 m以上厚度的巖渣作為緩沖層。根據礦山實際情況及類似礦山經驗，主井巖帽小井設計選取爆破分段高度2～3 m，施工時，根據爆破情況適當調整。

3.2深孔鉆孔施工

根據礦山設備狀況，可采用風動潛孔鉆機和地質鉆機等設備施工深孔鉆孔。風動潛孔鉆機由下向上鉆進，鉆進速度快，易排巖粉，但鉆孔偏斜率大。地質鉆機由上向下鉆進，鉆孔偏斜率小，鉆進速度慢。為盡可能縮短揭巖帽對主井提升的影響，采用YQ-100型風動潛孔鉆機在-464 m措施水平由下向上鉆進。炮孔鉆通后須及時采取保護措施，避免上分層積水、巖渣等進入炮孔。

3.3裝藥及起爆

采用乳化銨油卷裝炸藥，連續裝藥結構。采用非電起爆系統，奧瑞凱系列長腳線毫秒非電雷管。為確保起爆的可靠性，采用雙雷管起爆。各分段裝藥及起爆步驟如下：

(1)測孔。在-447 m水平利用尼龍繩綁扎長約0.2 m橡膠軟管，通過鉆孔下放至孔底，測量每孔深度，并標號記錄。

(2)孔底堵塞。首先利用鐵絲將2片木楔一并下放至孔底，然后用沖錘將木楔楔緊，并充填炮泥或砂子0.3～0.5 m。

(3)裝藥。取粉狀銨油卷裝炸藥，每4只作為一捆綁扎，用麻繩將炸藥捆串綁成長藥柱，吊裝入炮孔內，并使各炮孔的裝藥高度盡可能保持在同一水平。

(5)炮孔堵塞。裝藥后，在孔內用0.3～0.5 m的炮泥或砂子堵塞炮孔,堵塞時嚴禁石塊下落炮孔和損傷導爆管。

(6)起爆。聯線后，撤離爆破區人員、做好警戒后，利用脈沖起爆器進行遠程起爆，起爆順序見表1。

表1　起爆順序

重復(1)～(6)，直至小井爆破貫通，最后1炮巖帽的預留高度應不小于1.8 m，可采取全孔裝藥，用編織袋裝滿粉礦覆蓋孔口，起爆揭通小井。

4結語

采用深孔爆破法進行梅山鐵礦二期1#、2#主井保護巖柱小井施工，實現了井筒保護巖柱的快速、安全拆除。實踐證明，深孔爆破法應用于井筒延深保護巖柱拆除等短天井工程，具有施工安全可靠、作業條件好、勞動強度低等優點，實用性較強。

參考文獻

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(收稿日期2015-12-28)

鹿魁(1972—)，男，工程師，210041 江蘇省南京市雨花臺區西善橋。